半导体物理思考题.doc

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1、1、为什么内壳层电子能带窄，外层电子能带宽？答：内层电子处于低能态，外层电子处于高能态，所以外层电子的共有化运动能力强，因此能带宽。2、为什么点阵间隔越小，能带越宽？点阵间隔越小，电子共有化运动能力越强，能带也就越宽。3、简述半导体的导电机构导带中的电子和价带中的空穴都参与导电。4、什么是本征半导体、n型半导体、p型半导体？答：纯净晶体结构的半导体称为本征半导体；自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为n型半导体；空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为p型半导体。5、什么是空穴？电子和空穴的异同之处是

2、什么？（1）在电子脱离价键的束缚而成为自由电子后，价键中所留下的空位叫空穴。（2）相同点：在真实空间的位置不确定；运动速度一样；数量一致。不同点：有效质量互为相反数；能量符号相反；电子带负电，空穴带正电。6、为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作？答：直接带隙半导体中载流子的寿命很短，同时，电子和空穴只要一相遇就会发生复合，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出，因此发光效率高。7、半导体的五大基本特性(1)负电阻温度效应：温度升高，电阻减小。(2)光电导效应：由辐射引起的被照射材料的电导率改变的

3、现象。(3)整流效应：加正向电压时，导通；加反向电压时，不导通。(4)光生伏特效应：半导体和金属接触时，在光照射下产生电动势。(5)霍尔效应：通有电流的导体在磁场中受力的作用，在垂直于电流和磁场的方向产生电动势的现象。1、简述实际半导体中杂质与缺陷来源。①原材料纯度不够；②制造过程中引入；③人为控制掺杂。2、什么是点缺陷、线缺陷、面缺陷？（1）点缺陷：三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷；（2）线缺陷：三维空间中在二维方向上尺寸较小，在另一维方向上尺寸较大的缺陷；（3）面缺陷：二维尺寸很大而第三维尺寸很

4、小的缺陷。3、点缺陷类型有哪些？答：①空位；②基质原子的填隙；③杂质原子的填隙与替位。4、简述肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷的异同之处。答：（1）共同点：都是热缺陷（2）不同点：弗伦克尔缺陷是空位和间隙质点成对缺陷，晶体体积不发生改变；肖特基缺陷：正离子和负离子空位是成比例出现，伴随体积的增加。5、元素半导体掺杂工艺有哪些？答：①外延；②离子注入；③热扩散。6、什么是施主杂质？什么是受主杂质？以Si为例说明。Ⅴ族元素在硅中电离时能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心，称此类杂质为施主杂质；Ⅲ族元素在硅中电离时能

5、够接受电子而产生导电空穴并形成负电中心，称此类杂质为受主杂质。7、本征激发？什么是本征半导体？本征半导体的特征1）电子从价带直接向导带激发，成为导带电子的过程就是本征激发。（2）纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。（3）电子浓度等于空穴浓度，载流子少，导电性差，温度稳定性差。8、在半导体中掺入杂质的作用是什么？答：半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生杂质能级，从而改变半导体的导电性和决定半导体的导电类型。9、浅能级杂质和深能级杂质对半导体性质的影响是什么？

6、1.浅能级：改变半导体的导电性和决定半导体的导电类型。2.深能级：（1）不容易电离，对载流子浓度影响不大；（2）一般会产生多重能级，甚至既产生施主能级，也产生受主能级；（3）能起到复合中心作用，使少数载流子寿命降低。10、为什么在半导体掺杂中，杂质会产生多个能级？因为杂质能级与杂质原子的电子壳层结构、杂质原子的大小、杂质在半导体晶格中的位置等因素有关，各种因素的不同影响使得杂质产生多个能级。11、阐述深能级杂质的特点。（1）不容易电离，对载流子浓度影响不大；（2）一般会产生多重能级，甚至既产生施主能级，也产

7、生受主能级；（3）能起到复合中心作用，使少数载流子寿命降低。12、元素半导体中的缺陷、原子空位起什么作用？间隙起什么作用？1）缺陷、原子空位起受主作用2）间隙起施主作用。13、什么是杂质半导体？掺入杂质的本征半导体1、热平衡时载流子浓度由哪些因素决定？①能量状态密度；②电子分布函数2、什么是能量状态密度？能带中能量E附近单位能量间隔内的量子态数。3、解释费米能级及其物理意义。（1）费米能级是半导体中大量电子构成的热力学系统的化学势。（2）费米能级的意义：在各种温度下，在该能级上的一个状态被电子占据的几率正好

8、是1/2。代表了电子的填充能级高低。4、阐述影响本征半导体载流子浓度的主要因素。答：①能带结构：在一定温度下，禁带宽度越窄的半导体，本征载流子浓度越大；②温度：对于给定的半导体材料，其本征载流子浓度随温度升高而迅速增加。5、为什么器件正常工作大多在饱和电离区？答：温度太低或太高，器件都无法正常工作。而在饱和电离区，半导体的载流子浓度基本与温度无关，此时可以正常工作。6、为什么能带能级可以允许两个电子占据而杂质能级